Lander Systeme

Lander werden als Plattform für verschiedene In-situ-Messungen am Meeresboden genutzt; ihre spezifische Nutzlast oder das wissenschaftliche Modul wird durch die wissenschaftliche Fragestellung oder das Experiment bestimmt. Ursprünglich werden sie im konventionellen Freifall-Modus verankert, wobei der Lander vom Schiff direkt an der Wasseroberfläche ausgeklinkt wird. Jedoch verlangen viele wissenschaftliche Fragestellungen, die spezifisch für morphologische Gegebenheiten sind, wie z.B. cold seeps, Schlammvulkane oder bestimmte benthische Lebensgemeinschaften, ein gezieltes und sanftes Absetzen des Landers. Für diese Anwendungen wurde eine spezielle Absetzvorrichtung entwickelt, die mit dem Koaxial- oder Glasfaserhybrid-Kabel des Schiffes verbunden ist. Dieser Absetzrahmen trägt die Telemetrie, Kameras, Lampen und einen elektrischen Auslöser, der den Lander vom Absetzrahmen auf Knopfdruck unmittelbar trennt.

Sind die Messungen beendet, werden die Gewichte nach einem akustischen Kommando ausgeklinkt und der Lander steigt durch seinen Auftrieb zur Meeresoberfläche auf. Zurzeit verwenden wir folgende Lander-Konfigurationen:

Biogeochemisches Observatorium (BIGO)

Das BIGO dient der Messung von In-situ-Flüssen und biogeochemischen Umsätzen am Meeresboden und enthält zwei runde Flusskammern (Innendurchmesser 28,8 cm, Fläche 651,4 cm2). Einige Stunden nachdem BIGO auf dem Meeresboden platziert wurde, werden die Kammern langsam in das Sediment eingefahren. Während dieses anfänglichen Zeitraums, in dem der Boden der Kammern noch nicht durch das Sediment bedeckt ist, wird das Wasser in der Strömungskammer weiterhin mit umgebenden Bodenwasser ausgetauscht. Nachdem die Kammern in das Sediment eingefahren wurden, wird der Wasserkörper innerhalb der Kammer ein weiteres Mal mit Bodenwasser ausgetauscht, um Stoffe auszuspülen, die während des Kammereinfahrens eventuell aus dem Sediment freigesetzt wurden.

Um die Flüsse von z.B. Methan, O2, NO3-, NO2-, NH4+ und anderen gelösten Stoffen zu verfolgen, werden 8 Wasserproben sequentiell mittels eines Probennehmers (bestückt mit Glasspritzen) aus dem überstehenden Wasser in der Kammer entnommen. Die Spritzen sind mit der Kammer über Vygonschläuche erbunden. Zur Beprobung des umgebenden Bodenwassers wird ein zusätzlicher Spritzenprobennehmer (bestückt mit acht  Glasspritzen) eingesetzt. Zusätzlich kann ein Gasaustauschsystem zur Kontrolle der O2-Verfügbarkeit und ein System zur Entnahme vergifteter Wasserproben für mikrobiologische Untersuchungen eingebaut werden.

Alternativ werden für die Beprobung von Gasen, wie z. B. pCO2, N2 und Ar mittels einer Peristaltikpumpe aus jeder Kammer vier Wasserproben in Glasröhren anstelle der Glasspritzen geleitet. Zur Beprobung des umgebenden Bodenwassers wird eine weiteres Set von vier Glasröhren eingesetzt.

O2 wird innerhalb der Kammern und im umgebenden Bodenwasser mit Optoden (Aanderaa; Pyroscience) gemessen, die vor jedem Landereinsatz kalibriert werden. Während des BIGO-Einsatzes werden die Sedimente für weitere biogeochemische Porenwasser- und Festkörper-Analysen, biologische und mikrobiologische Studien und In-situ-Experimente geborgen. Zusätzlich kann ein akustisches Modem für die Positionierung und den Datentransfer eingesetzt werden. 

Profiler Lander (PRFL)

Die Profiliereinheit besteht aus einem unteren und oberen Glasfaserrahmen, die durch 4 Glasfaserrohre verbunden sind. Der obere Rahmen reicht ungefähr 50 cm nach vorn und definiert die Fläche, in der Sensoren in mm-Schritten entlang der x und der y-Achse bewegt werden können. Die Sensoren können entlang der z-Achse in frei wählbaren Schritten bewegt werden. Der hintere Teil trägt die Druckgehäuse für die Datenspeicherung, die Steuereinheit zur Bewegung der Sensoren und die Batterien. Für die Verankerung am Boden ist die Profiliereinheit in einen Landerrahmen eingebaut, sie kann aber auch als einzelnes Modul im ROV-Einsatz benutzt werden. Es werden kommerziell verfügbare Sauerstoff-, Sulfid- und pH-Sensoren eingesetzt, um in situ Mikroprofile durch die Sediment-Wasser Grenzschicht aufzunehmen. Um gleichzeitig Zeitreihen des O2-Gehaltes und der Temperatur im Bodenwasser zu erfassen, werden zwei Optoden, eine auf der gleichen Höhe wie die Mikrosensoren, die andere in ~1 m über dem Meeresboden, installiert.

Zusätzlich zur Profiliereinheit kann der Lander während seines Einsatzes noch ein nach oben gerichtetes APCP (300 kHz, Teledyne RDI), ein Kamerasystem(Ocean Imaging System) zur Aufnahme von Zeitreihen der Sedimentoberfläche sowie eine Speicher CTD (RBR) aufnehmen. Weiterhin kann ein nach unten gerichteter Aquadopp Profiler (2 MHz, Nortek) zur Erfassung der bodennahen Strömung installiert werden. Während einiger Einsätze trug der Lander ein Eddy Correlation Modul, welches am Boden ausgefahren werden kann.

  • Dr. rer. nat. Peter Linke
    Raum: 8E-106
    Telefon: +49 431 600-2115
    E-Mail: plinke(at)geomar.de
    Adresse: Wischhofstrasse 1-3; D-24148 Kiel

    Dr. rer. nat. Stefan Sommer
    Raum: 8/E-112
    Telefon: +49 431 600-2119
    E-Mail: ssommer(at)geomar.de
    Adresse: Wischhofstrasse 1-3; D-24148 Kiel

    Priv.-Doz. Dr. Mark Schmidt
    Raum: 8-C/113
    Telefon: +49 431 600-2283
    E-Mail: mschmidt(at)geomar.de
    Adresse: Wischhofstraße 1-3; D-24148 Kiel